CC BY
83
УДК 681.5
С.А. Игнатьев, А.А. Шабалина
СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПР T-FLEX
Рассматривается система мониторинга технологического процесса с использованием системы автоматического проектирования T-Flex для оценки динамического состояния оборудования и оперативной корректировки ТП.
Технологический процесс, мониторинг, система автоматизированного проектирования
S.A. Ignatyev, A.A. Shabalina
SYSTEM OF MONITORING OF TECHNOLOGICAL PROCESS WITH USE OF SYSTEM OF AUTOMATIC DESIGNING T-FLEX
The system of monitoring of technological process with use of system of automatic designing T-Flex for an estimation of a dynamic condition of the equipment and operative updating of technological process is considered.
Technological process, monitoring, system of automatic designing
В условиях производства при решении вопросов планирования необходимо оперативно решать ряд взаимосвязанных технических и технологических задач, связанных с оценкой технического состояния прецизионного оборудования, автоматизацией измерений, обработки и формирования корректирующих воздействий в систему планирования технологического процесса (ТП) в рамках автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) [1].
Вопросы планирования рассматривали такие ученые как С.П. Митрофанов, Ю.М. Соломенцев, Б.М. Базров, И.П. Норенков и другие. В СГТУ Бочкаревым П.Ю. разработана система планирования ТП, которая представляет собой многоуровневую иерархическую систему [2]. Однако, несмотря на полученные результаты, в используемых в настоящее время принципах и методах технологического проектирования не в полной мере учитываются их достижения в многономенклатурных производственных системах механообработки. Совершенствование методов создания технологии, ориентированных на возможность глубокой формализации проектных действий, обеспечивающих разработку ТП в условиях конструктивного и технологического многообразия деталей, предполагает формирование корректирующего воздействия с учетом данных о техническом состоянии технологического оборудования [1].
Для организации мониторинга ТП производства подшипников потребовались разработка и внедрение новых автоматизированных технических средств - виброизмерительного комплекса и приборов вихретокового контроля [3]. Однако помимо аппаратного, метрологического, информационного обеспечения мониторинга ТП, немаловажным является и методическое обеспечение.
Методическое обеспечение системы мониторинга ТП (СМТП) и системы планирования ТП, представленное на рисунке, подразделяется на четыре блока. Основу структуры системы мониторинга шлифовального оборудования и ТП обработки колец подшипников составляет группа контрольно-измерительных операций - автоматизированный контроль динамического состояния каждого станка до и в процессе обработки по уровню вибраций
шпиндельных узлов (ШУ), автоматизированный контроль однородности структуры поверхностного слоя дорожек качения колец вихретоковым методом, измерение волнистости, отклонения от круглости дорожек качения.
Заданная точность размеров обеспечивается применением средств активного контроля [4, 5]. Кроме того, с помощью прибора активного контроля, имеется возможность автоматически контролировать динамическое состояние станка путем анализа вибраций жесткой опоры детали с помощью встроенного датчика [6, 7].
Реализуя принцип обратной связи, активный контроль выражает общую тенденцию, отражающую приложение современных методов теории управления к автоматизированному технологическому оборудованию. Формируемая измерительными преобразователями информация о величине и направлении изменения размеров, позволяет оптимизировать технологический режим и обеспечить заданный уровень качества обработки
Разработанная система планирования в работе Нестеровой И.В. предназначена для локального использования и разработана с использованием ограниченной по своему функционалу базы данных. Программное обеспечение T-Flex имеет единую базу данных разработанную на основе SQl Server.
Разработанная система оценки позволяет в автоматизированном режиме характеризовать возможность станка обеспечить заданные параметры качества поверхности и является определяющим моментом в формировании корректирующего воздействия в базу знаний системы планирования для дальнейшей корректировки маршрута ТП [8]. Оценка качества поверхностного слоя производится по вихретоковому образу в виде разверток сканируемых поверхностей, на которых яркостью и цветом выделяются локальные и периодические неоднородности поверхностного слоя детали. Значения оценки по каждой группе оборудования хранятся в базе данных по технологическому оборудованию (БДТО).
Сравнение и анализ изменения характеристик качества обработки деталей, полученных при периодическом контроле качества обработанной поверхности, полученной с помощью обучающего эксперимента, позволяет выявить станки, не обеспечивающие требуемое качество обработки (блок 2).
Далее проводится периодический контроль динамических характеристик станков с низким качеством обработки (блок 3) с помощью разработанного метода автоматизированной оценки динамического состояния шлифовальных станков. Принципиально возможны два подхода для контроля динамического состояния станков по ВА колебаниям. Первый подход базируется на периодическом контроле выбранного информационного параметра и сравнении его значения с пороговым, полученным на стадии обучающего эксперимента. Этот способ рекомендуется использовать для однотипных станков. Второй подход заключается в постоянном контроле изменений значений выбранного информационного параметра, характеризующего изменение динамического состояния станка и его узлов. Использование второго подхода предполагает оснащение системы активного контроля встроенными вибродатчиками и позволяет регистрировать и накапливать результаты измерений в СМТП.
Использование метода автоматизированной оценки динамических характеристик станка по ВА колебаниям в комплексе с автоматизированным вихретоковым контролем неоднородности поверхностного слоя шлифованных деталей не просто увеличивает объем информации о ТП, но и позволяет повысить эффективность управления шлифованием за счет корректировки базы знаний системы планирования [9].
Результаты сравнения и анализа изменения динамических характеристик, полученных при периодическом контроле в выбранных точках сохраняются в базе данных T-Flex по технологическому оборудованию (БДТО). Систематизация накопленных результатов системы мониторинга дает возможность оценивать реальное динамическое состояние станков и давать рекомендации для ремонта по текущему состоянию станков, а также корректировать маршрут обработки в САПР ТП путем обновления данных базы знаний системы планирования (блок 4). 210
Методическое обеспечение системы мониторинга технологического процесса с использованием Т-Р!ех
Решение задач технологической подготовки производства немыслимо без организации единого информационного пространства предприятия. Это необходимо для того, чтобы все инструменты технологического проектирования могли уверенно опираться на всю необходимую справочную информацию и реальные данные, полученные в результате конструкторского проектирования. Полностью обновлённая система T-FLEX Технология 2010 является одним из компонентов комплекса TFLEX 2010 и в любой момент располагает всей необходимой информацией. Такая архитектурная организация позволяет использовать в технологическом модуле часть необходимой технологам функциональности PDM, а также организовать единое информационно-справочное пространство для технологов и конструкторов [10].
Система T-FLEX Технология 2010 обеспечивает возможность создания и параметризации типовых технологических процессов при их использовании на предприятии. В таких параметрических технологических процессах могут автоматически пересчитываться значения параметров по всему технологическому процессу и производиться автоматический подбор оснащения.
Существенному улучшению подверглись почти все компоненты системы T-FLEX Технология 2010, но следует отметить новый API (application programming interfaces - интерфейс прикладного программирования) системы, опирающийся на мощнейшее ядро новой информационной платформы T-FLEX DocsLine. В результате пользователи T-FLEX Технология 2010 получили в своё распоряжение большой потенциал как для построения своих собственных систем, так и для модернизации логики любых внутренних алгоритмов работы системы. API для работы с технологическими данными теперь полностью объединён с функциями доступа к составам изделий, номенклатурной и справочной информации [10].
Использование метода автоматизированной оценки динамического состояния шлифовального станка по уровню ВА колебаний, автоматически снимаемых в информативных точках контроля, позволяет связать качество обработки с уровнем вибрации основных формообразующих узлов станка для принятия решения о его дальнейшем использовании в ТП, что обеспечивает максимальную загрузку оборудования в соответствии с его техническим состоянием, и соответственно снижает число бракованных деталей.
Интеграция САПР и АСУ ТП требует глубокой перестройки всей организации, пересмотра взаимоотношений между отдельными обслуживающими подразделениями, кардинального совершенствования управления материальными и информационными потоками, а также переподготовки инженерно-технического персонала.
ЛИТЕРАТУРА
1. Игнатьев С. А. Методическое обеспечение автоматизированной оценки динамического состояния шлифовальных станков в системе мониторинга для корректировки технологического процесса / С.А. Игнатьев, И.В. Нестерова, А.А. Игнатьев // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2006. № 1 (11). Вып. 2. С. 90-97.
2. Бочкарев П.Ю. Проектирование маршрутов многономенклатурных технологических процессов механообработки / П.Ю. Бочкарев. Саратов: СГТУ, 1996. 32 с.
3. Автоматизированная система вихретокового контроля деталей подшипников / А.А. Игнатьев, В.В. Горбунов, С.И. Зайцев, С.А. Игнатьев // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2005. № 2 (7). С. 114-122.
4. Активный контроль размеров / под. ред. С.С.Волосова. М.: Машиностроение, 1984.
224 с.
5. Горбунов В.В. Совершенствование технологии шлифования колец подшипников активным контролем комплекса параметров нестационарных режимов обработки: автореф. дис....канд. техн. наук / В.В. Горбунов. Саратов: СГТУ, 1999. 16 с.
6. Игнатьев А. А. Мониторинг технологического процесса на основании автоматизированного контроля динамических характеристик станков / А. А. Игнатьев, В. А. Добряков, С. А. Игнатьев // СТИН. 2005. № 7. С. 3-7.
7. Васин М.П. Повышение стабильности параметров точности шлифовальных поверхностей качения колец подшипников на основе многопараметрового активного контроля: ав-тореф. дис....канд. техн. наук / М.П. Васин. Саратов, 2007. 16 с.
8. Нестерова И.В. Корректировка технологического маршрута с учетом технического состояния станков / И.В. Нестерова, С.А. Игнатьев // Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении: тр. Всерос. конф. Тольятти: ТГУ, 2005. С. 296-298.
9. Мониторинг станков и процессов шлифования в подшипниковом производстве / А. А. Игнатьев, М.В. Виноградов, В.В. Горбунов и др. Саратов: СГТУ, 2004. 124 с.
10. http://www.tflex.ru/
Игнатьев Станислав Александрович
доктор технических наук, профессор кафедры «Автоматизация и управление технологическими процессами» Саратовского государственного технического университета
Ignatyev Stanislav Aleksandrovich -
Doctor of Technical Science, Professor, Head of the Department of «Automation and management of technological processes» of Saratov State Technical University
Шабалина Анна Александровна -
аспирантка кафедры «Автоматизация и управление технологическими процессами» Саратовского государственного технического университета
Shabalina Anna Aleksandrovna -
Post-graduate Student of the Department of «Automation and management of technological processes» of Saratov State Technical University
Статья поступила в редакцию 11.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
УДК 681.5
С.А. Игнатьев, А.А. Шабалина
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ
Рассматриваются характеристики систем автоматического проектирования с учетом специфики российских предприятий и возможность управлять качеством продукции.
Управление качеством продукции, мониторинг, система автоматизированного проектирования
S.A. Ignatyev, A.A. Shabalina
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF SYSTEMS OF AUTOMATIC DESIGNING
FOR PRODUCT QUALITY CONTROL
